Буровая установка для бурения скважин на воду: особенности различных технологий

Где бы не находился дом или дача, доступ к чистой воде является одним из базовых условий устроенного домашнего быта. Получить постоянный доступ к питьевой воде помогает буровая установка для бурения скважин на воду. Разбираемся, какие механизмы помогут решить эту масштабную задачу, какими особенностями и возможностями применения они обладают.

Плюсы профессиональных и самодельных буровых установок

Нередко единственным источником воды для частного хозяйства становится скважина, причем уровень водоносного слоя может располагаться на глубине 50-100 и более метров. Добраться до такой глубины поможет специализированный механизм.

Крупногабаритная буровая техника, способная не только бурить скважины на воду, но и проводить инженерно-геологические изыскания, редко применяется на застроенных участках. Заезд подобных установок на территорию затруднен или невозможен, поэтому единственной возможностью остается использование малогабаритных буровых установок.

Профессиональные малогабаритные буровые установки для скважин (МГБУ) относятся к универсальным агрегатам, позволяющим выполнять буровые работы разных видов и разными способами (включая бурение артезианской скважины). Использование МГБУ на частных участках имеет следующие плюсы:

• Буровые работы можно проводить там, где не пройдет крупная техника.
• Благодаря использованию электричества уменьшается стоимость работ.

• Небольшие габариты позволяют сохранить окружающую территорию в первозданном виде; почве наносится минимальный вред.

Профессиональные механизмы работают быстро и качественно, но их применение не всегда оправдано, а стоимость услуг для многих хозяйств неподъемна. Для агрегатов промышленного изготовления существует альтернатива: самодельные устройства, способные качественно справиться с бурением.

Разумеется, не стоит приобретать или сооружать подобное оборудование для одного-единственного использования. Но есть смысл получить опыт, который потом может стать источником стабильного заработка. Бурение – процесс, востребованный не только для водообеспечения, но и, например, при возведении фундаментов.

Самодельные агрегаты имеют небольшую мощность, которой не хватит, чтобы пробурить артезианскую скважину, средняя глубина которой начинается от 100-150 м. Но их ресурсов достаточно, чтобы сделать скважину средней глубины (20-40 м).

Самодельные установки для бурения скважин на воду активно используются в частных хозяйствах по следующим причинам:

• Компактные размеры и небольшой вес делают простой транспортировку и установку агрегата. Для передислокации на новое место вам не понадобится искать спецтехнику для перевозки.
• Легкая сборка/разборка, простая эксплуатация. Во время работы самодельную установку, как и профессиональную, можно подключать к электрической сети или к альтернативному источнику, что обеспечивает быстрое выполнение работы.
• Скважину можно пробурить в ограниченном пространстве (подвал, гараж), если высота потолка превышает 2 м.

Характеристики установок и виды скважин

Профессиональные и самодельные МГБУ наделены разными техническими возможностями параметрами (скоростью и мощностью бурения). Они заточены на изготовление скважин определенной глубины с заданными. Большинство бурильных установок для скважин обладают следующими особенностями:

• В производстве бурильного оборудования используются прочные сплавы и легированные стали, хорошо противостоящие износу в процессе эксплуатации.

• Наиболее компактным и удобным является гидравлическое оборудование для бурения скважин. Необходимое для вращения бура давление обеспечивается дизельным двигателем и соединенным с ним маслонасосом.
• Существует несколько способов бурения, которые реализуются и в профессиональных, и в самодельных механизмах. Доступны следующие методы: шнековый, пневмоударный, с промывом породы, роторный, колонковый.
• Гидравлическое оборудование способно разрушать самые твердые породы и скалистые грунты. Бурение может быть как вертикальным, так и наклонным.
• Использование большинства механизмов сезонное: для работы выбирают теплое время года.
• Скважины организуются двумя способами: вращательным или ударным. Первый метод позволяет быстро удалять землю из рабочей зоны, второй применяется все реже, поскольку требует чрезмерных трудозатрат при невысокой скорости работ.
• Основным минусом МГБУ является вибрация в процессе бурения. Она заставляет снижать скорость работ и увеличивает износ нагруженных узлов техники.

Малогабаритные установки для бурения скважин под воду рассчитаны на выполнение двух видов скважин:

• Выработка в песок (песчаная скважина). Наиболее быстрый и дешевый способ достичь водоносного слоя. Используется, когда вода находится на минимальных глубинах (иногда 5-10 м). Такая скважина рассчитана лишь на 10-20 лет эксплуатации, зато ее можно пробить при помощи ручной установки.
• Выработка в известняк (артезианская скважина). Глубина иногда доходит до 250-300 м; могут потребоваться не только геологические изыскания, но и разрешение (лицензирование) от инстанций. Работы обойдутся в существенную сумму из-за трудоемкости, но зато вы сможете использовать чистую артезианскую воду более 50 лет.

У различных моделей МГБУ существует свой предел заглубления в грунт. В среднем он не превышает 100 м, и для выполнения сверхглубокой выработки понадобится более мощная установка для бурения скважин. Самодельные механизмы ограничиваются глубиной 30-40 м (от 40 м скважины классифицируются как глубокие).

Следует знать, что один и тот же механизм обеспечивает разную глубину выработки в зависимости от выбранной технологии. Например, если глубина бурения с промывкой составляет 200 м, с продувкой – 150 м, со шнеком – 30 м.

Технологии бурения

Буровые установки промышленного изготовления рассчитаны на использование нескольких технологий. Скважину получают одним из следующих способов:

• Ударным. Механизм зафиксирован на несложном приспособлении, треугольной раме; сверху закреплен гибкий трос с долотом и желонкой.
• С использованием шнекового инструмента. Подходит для небольших (до 20 м) глубин, грунт вынимается с помощью шнека (стержня с винтовой поверхностью).
• Вращательным (роторным). Наиболее быстрый и доступный по стоимости метод, осуществляется производительными гидравлическими агрегатами.
• Гидробурение. Проводится с промывкой рабочей зоны.
• С использованием колонкового инструмента. Порода разрушается не по всему сечению забоя, а по кольцу. Используется при бурении крепких пород (например, гранита), из рабочей зоны извлекают не измельченную породу, а керны.

Ударный метод бурения с использованием МГБУ

Ударный (или ударно-канатный) способ применяется на участках с мягким или подвижным грунтом. Выработка получается в результате многократных ударов остроконечного долота. Под воздействием ударной силы грунт уплотняется по сторонам выработки, а излишек измельчается и поднимается на поверхность.

Долото закрепляется на проволочном канате и используется совместно с желонкой – трубой для извлечения породы. Желонка снизу снабжена плоским или тарелкообразным клапаном, сверху имеется дужка для крепления троса. Все вместе образует емкость цилиндрической формы для подъема песка, воды и буровой грязи.

Мини буровая установка на воду, работающая ударным методом, позволяет получить следующие преимущества:

• Сохраняет высокую производительность работ в зимний период.
• Обеспечивает продолжительную эксплуатацию скважины.
• Во время работы исключается засорение выработки.
• При необходимости можно сделать скважину большого диаметра;.

Использование шнековой установки

Шнековый механизм основан на применении винта Архимеда, а бурение с использованием шнека имеет следующие особенности:

• Подходит для подвижных песчаных почв.
• Шнековая бурильная установка для скважин воды отличается простым монтажом, но двигатель должен обладать значительным вращательным моментом.
• Грунт на поверхность извлекается порциями, после каждых двух оборотов шнека. Промывка не используется.
• Эффективность способа выше, чем у ударно-канатного аналога, но, в целом, оставляет желать лучшего. Много времени затрачивается на частую выемку грунта.
• Минус оборудования: оно не подходит для каменистых пород; камни, попадающие под лопасти винта, будут блокировать процесс.

Вращательный (роторный) способ

Технология с успехом используется для выработки в сложных грунтах: в известняковых слоях или в почвах со значительным включением гравия. У процесса несколько особенностей:

• Бурение проходит эффективно, с высокой скоростью.
• Для работы применяют роторное устройство: бур с вращающимся долотом.
• Выбор инструмента зависит от типа грунта. В песчаном и глинистом грунте используют лопастное долото. Для разрушения плотных суглинистых слоев выбирают шарошечное долото. Разработку скважины в плотных и каменистых почвах ведут с помощью трехшарошечного долота.

Бурение с промывкой (гидробурение)

Бурение с промывкой скважины считается наиболее производительным и качественным способом; его применяют на глубинах 35-40 и более метров, а скорость проходки может достигать 12 метров в час. Промывка выполняется одним из двух вариантов:

• Прямой метод. С помощью помпы в рабочую зону подается техническая вода, которая вытесняет разрушенную горную породу на поверхность. Присутствие воды значительно снижает трение земли об бур.
• Обратный. Вода подается в скважину одним насосом, а затем откачивается другим насосом вместе с вымытым грунтом. Способ сохраняет фильтрационные свойства прилегающих к зоне бурения пород, обеспечивает оптимальные режимы бурения и увеличивает срок эксплуатации скважины.

Гидробурение наиболее технологично; оно осуществляется с помощью дополнительного оборудования, что определяет высокую себестоимость работ.

Коротко о главном

Малогабаритные буровые установки промышленного и самодельного изготовления нашли широкое применение на частных участках. Они достаточно производительны, чтобы обустраивать водоносные скважины на малых и средних глубинах, от 30 до 100 м.

МГБУ отличаются типом установки (самоходные, на прицепе, разборные), рабочими характеристиками и глубиной бурения. Им доступны разные методы обустройства скважин под воду: пневмоударный, шнековый, вращательный, с промывом породы, колонковый. На производительность работ влияет вид буровой конструкции и метод обустройства, который выбирается с учетом геологии участка.